CN102891503B - 光伏并网逆变器并网启动方法 - Google Patents

光伏并网逆变器并网启动方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种光伏并网逆变器并网启动方法，其包括有如下步骤：a、保持交流开关的断开状态；b、DC电压传感器和AC电压传感器分别检测母线电压和电网电压，并将检测结果传送至控制电路；c、控制电路判断母线电压是否大于电网峰值电压，如母线电压大于电网峰值电压，则闭合交流开关；d、控制电路根据所检测的电网电压的幅值、相位和频率，计算出与电网电压同频同相的逆变调制波；e、控制电路判断电网电压是否过零点，如电网电压过零点，则将上述逆变调制波施加给光伏并网逆变器，启动光伏并网逆变器运行而开始并网。本发明可有效消除逆变电压与电网电压之间出现较大相位偏差的情况，避免产生较大的冲击电流，保证系统的稳定性。

Description

光伏并网逆变器并网启动方法
技术领域
本发明涉及光伏并网逆变器技术领域，尤其是指一种光伏并网逆变器并网启动方法。
背景技术
如图1所示，为目前常见的光伏并网逆变器的并网电路图，光伏并网逆变器11的直流输入侧接入有用于检测母线电压的DC电压传感器13，而交流输出侧则接入有交流开关15，并于该交流开关15的靠近电网侧接入有用于检测电网电压的AC电压传感器17，控制电路19根据该DC电压传感器13和AC电压传感器17的检测结果而控制该光伏并网逆变器11的运行及交流开关15的通断。
国家知识产权局于2010年7月28日公布的申请号为201010125819.2的发明专利申请中，即公开了一种光伏并网逆变器并网启动方法，其包括有如下步骤：逆变器在未接入电网的情况下，交流开关保持断开，DC电压传感器检测输入直流母线电压的电压幅值，AC电压传感器检测电网电压的幅值、频率和相位；当输入直流母线电压的电压幅值超过电网电压的峰值时，控制电路根据输入直流母线的电压幅值及电网电压幅值、相位和频率计算得到与电网电压相位和频率保持同步的逆变调制波，并采用缓启动的方式逐步增大，通过高频PWM调制方式生成交流逆变电压；当交流逆变电压与电网电压同频、同相、同幅值且母线电压幅值达到并网条件时，控制电路控制交流开关吸合，开始并网运行。
相比于传统的并网启动方法，上述专利申请文献所公开的并网启动方法虽具有一定的改进，但其存在着如下缺陷：并网启动时，实际并网时的电网电压和理论并网时的电网电压的相位存在着一定的偏差，造成逆变电压与电网电压出现较大相位偏差，这样，会产生较大的冲击电流，对光伏并网逆变器产生不利影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种光伏并网逆变器并网启动方法，其可有效消除逆变电压与电网电压之间出现较大相位偏差的情况，避免因相位偏差而产生较大的冲击电流，保证系统的稳定性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案。
一种光伏并网逆变器并网启动方法，包括有如下步骤：
a、保持交流开关的断开状态；
b、DC电压传感器和AC电压传感器分别检测母线电压和电网电压，并将检测结果传送至控制电路；
c、控制电路判断母线电压是否大于电网峰值电压，如母线电压大于电网峰值电压，则闭合交流开关；
d、控制电路根据所检测的电网电压的幅值、相位和频率，计算出与电网电压同频同相的逆变调制波；
e、控制电路判断电网电压是否过零点，如电网电压过零点，则将上述逆变调制波施加给光伏并网逆变器，启动光伏并网逆变器运行而开始并网。
上述光伏并网逆变器并网启动方法，在步骤c中，当母线电压高于电网峰值电压的1.1倍时，才闭合交流开关。
上述光伏并网逆变器并网启动方法，在步骤d中，逆变调制波为高频PWM调制波。
上述光伏并网逆变器并网启动方法，在步骤c中，当母线电压未大于电网峰值电压时，则返回步骤b。
上述光伏并网逆变器并网启动方法，在步骤e中，当电网电压未过零点时，则继续电网电压是否过零点的判断工作。
本发明的有益技术效果在于：控制电路根据检测到的电网电压的幅值、相位、频率，计算出与电网电压同频同相的逆变调制波，并选择在电网电压过零点时开始逆变并网发电，而在光伏并网逆变器开始工作前，交流开关已经闭合，待电网电压过零点时光伏并网逆变器导通而直接并网，这样，由于没有交流开关的闭合动作，实际并网时的电网电压和理论并网时的电网电压不存在相位偏差，消除了因逆变电压和电网电压出现相位偏差而产生的较大冲击电流，使光伏并网逆变器能在电流较小时跟踪电网，提高了系统的稳定性。
附图说明
图1是常见的光伏并网逆变器的并网电路图。
图2是本发明的并网启动的流程图。
具体实施方式
为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明所要解决的技术问题、技术方案和有益技术效果，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
本发明所公开的光伏并网逆变器并网启动方法可基于现有并网控制电路的硬件结构实现，参阅图1，光伏并网逆变器11的直流输入侧接入有用于检测母线电压的DC电压传感器13，而交流输出侧则接入有交流开关15，并于该交流开关15的靠近电网侧接入有用于检测电网电压的AC电压传感器17，控制电路19根据该DC电压传感器13和AC电压传感器17的检测结果而控制该光伏并网逆变器11的运行及交流开关15的通断。
基于本发明人的多次反复试验发现，现有并网启动方法所出现的逆变电压与电网电压产生较大相位偏差的情况主要是由于交流开关15的动作时间较长而引起的，一般来说，电网电压的周期为20毫秒，而交流开关15（例如继电器开关）动作时间较长，通常情况为十几毫秒，若在控制电路19判定达到并网条件在闭合交流开关15，由于交流开关15闭合速度的拖延，十几毫秒的延迟时间可产生很大的相位偏差，从而造成实际并网时电网电压与理论并网时的电网电压（也即光伏并网变频器11的输出电压）的相位存在较大偏差，如此，则会产生较大冲击电流，对光伏并网逆变器11产生不利影响。
结合图2所示，以说明本发明所公开的光伏并网逆变器的并网启动方法。
首先，保持交流开关15的断开状态，DC电压传感器13和AC电压传感器17分别检测母线电压和电网电压，并将检测结果传送至控制电路19（步骤S01）。
控制电路19判断母线电压是否大于电网峰值电压（步骤S02），如果母线电压大于电网峰值电压，则闭合交流开关15（步骤S03）；若母线电压未大于电网峰值电压，则返回步骤S01继续母线电压与电网电压的检测判断过程，直至其满足母线电压大于电网峰值电压的要求。
在执行上述步骤S02以判定母线电压与电网电压关系时，若母线电压大于电网峰值电压，则闭合交流开关15，此为闭合交流开关15的最基本条件。然而，在电网电压不稳定的时候，此方法会导致交流开关15的反复开通关断，从而影响系统的可靠性。为了提高系统的稳定性，可采用提高闭合交流开关15标准的方法，如在本实施例中，优选于母线电压高于电网峰值电压的1.1倍时，才执行闭合交流开关15的步骤。
控制电路19根据所检测的电网电压的幅值、相位和频率，计算出与电网电压同频同相的逆变调制波（步骤S04），此时，并不将逆变调制波发送至光伏并网逆变器11。优选地，此逆变调制波为高频PWM调制波。关于逆变调制波的计算，可采用现有技术进行，且鉴于逆变调制波的计算方案并非本发明的创造点所在，故在本发明中不再赘述。
与此同时，控制电路19根据电网电压的检测结果判定电网电压是否过零点（步骤S05），如电网电压过零点，控制电路19则将上述逆变调制波施加给光伏并网逆变器11，启动光伏并网逆变器11运行而开始并网（步骤S06）；若电网电压未过零点，则返回步骤S05继续电网电压是否过零点的判断工作，直至检测到过零点。在电网电压过零点时，电压相位为零，光伏并网逆变器11计算得到的参考输出电流为零，这样，光伏并网逆变器能以接近于零的最小的电流值开始向电网输出，不会对电网和光伏并网逆变器11产生冲击。
综上所述，本发明所公开的并网启动方法，其控制电路根据检测到的电网电压的幅值、相位、频率，计算出与电网电压同频同相的逆变调制波，并选择在电网电压过零点时开始逆变并网发电，而在光伏并网逆变器开始工作前，交流开关已经闭合，待电网电压过零点时光伏并网逆变器导通而直接并网，这样，由于没有交流开关的闭合动作，实际并网时的电网电压和理论并网时的电网电压不存在相位偏差，消除了因逆变电压和电网电压出现相位偏差而产生的较大冲击电流，使光伏并网逆变器能在电流较小时跟踪电网，提高了系统的稳定性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，而非对本发明做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种光伏并网逆变器并网启动方法，其特征在于包括有如下步骤：
a、保持交流开关的断开状态；
b、DC电压传感器和AC电压传感器分别检测母线电压和电网电压，并将检测结果传送至控制电路；
c、控制电路判断母线电压是否大于电网峰值电压的1.1倍，如母线电压大于电网峰值电压的1.1倍，则闭合交流开关；
d、控制电路根据所检测的电网电压的幅值、相位和频率，计算出与电网电压同频同相的逆变调制波；
e、控制电路判断电网电压是否过零点，如电网电压过零点，则将上述逆变调制波施加给光伏并网逆变器，启动光伏并网逆变器运行而开始并网。
2.如权利要求1所述的光伏并网逆变器并网启动方法，其特征在于：上述步骤d中，逆变调制波为高频PWM调制波。
3.如权利要求1所述的光伏并网逆变器并网启动方法，其特征在于：上述步骤c中，当母线电压未大于电网峰值电压时，则返回步骤b。
4.如权利要求1所述的光伏并网逆变器并网启动方法，其特征在于：上述步骤e中，当电网电压未过零点时，则继续电网电压是否过零点的判断工作。
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